CN109879579A - 一种污泥资源化再利用处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种污泥资源化再利用处理工艺。所述工艺包括湿泥预处理和湿泥成型,其中:(1)湿泥预处理:将污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油加入到搅拌器中,混合搅拌,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥;(2)湿泥成型:由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,焙烧。本发明采用新配方和新工艺,本工艺具有处理成本低、除水效率高、能耗低、生产效率高等优势,生产的产品具有优异的保温性能和高附加值。

Description

一种污泥资源化再利用处理工艺
技术领域
本发明涉及污泥处理领域,具体涉及一种污泥资源化再利用处理工艺。
背景技术
随着工业经济的快速发展,环境污染越来越严重,尤其是河道污泥,不仅影响和超出河道自身净化能力,还导致河床升高和河水发臭,需要定期对河道污泥进行处理,然而,河道清淤污泥的资源化高效再利用处理技术是目前亟需解决的难题。因此,化工、农业、环境、水体、土壤等不同领域专家对如何高效资源化再利用河道污泥的方法进行研究。由于普通河道污泥处理技术存在处理成本高、处理能耗高和产品附加值低等缺陷。因此,河道污泥在高效资源化再利用方面和降低污泥资源化再利用处理工艺能耗方面需要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种污泥资源化再利用处理工艺,该污泥资源化再利用处理工艺采用污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油预处理工艺,本工艺具有处理成本低、除水效率高、能耗低、生产效率高等优势,生产的产品具有优异的保温性能和高附加值。
为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
一种污泥资源化再利用处理工艺,包括湿泥预处理和湿泥成型,其中:
(1)湿泥预处理:
将质量份数比为98:23~41:0.3~4:5~17:21~45:6~15:0.2~3:0.1~9:0.1~2的污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为230~400r/min,搅拌温度25~40℃条件下混合搅拌15~50min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧15~40min,200℃焙烧15~40min,300℃焙烧15~40min,400℃焙烧15~40min,500℃焙烧0.5~2h,600℃焙烧0.5~3h,900~1200℃焙烧0.5~3h。
污泥除水工艺一般能耗偏高,且除水效率低;利用聚丙烯酰胺的吸水性和工业碳酸氢钠盐类的强脱水性相结合的方式,能快速完成污泥的初次脱水,且处理能耗低,不会产生二次污染,在焙烧过程中,聚丙烯酰胺和工业碳酸氢钠受热逐步分解,产生的气体作为污泥的造孔剂,改善干污泥的孔隙率和保温性能同时,有效解决聚丙烯酰胺后处理问题;木质素磺酸钠减水剂因其优异的减水性能和调节粘度性能能改善污泥脱水后粘度和流平性,利于污泥的定型;失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油一般用于衣料表面的快速脱水,本发明将失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油引入到污泥资源化再利用处理工艺,意外发现其可协助改善污泥脱水效率;木质纤维素和三聚磷酸钠具有较好的吸水性能,从污泥中吸收水分,改善污泥的出水性能。
优选地,所述的污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油的质量份数比为98:32.6:0.9:10.7:33:8.3:0.7:2.6:0.6。
优选地,所述的污泥为河道污泥,含水率为50%~70%。
优选地,所述的聚丙烯酰胺来源于病死畜禽无害化处理废水絮凝沉淀物。
优先地,所述的步骤(1)中干燥采用太阳能灶干燥器,太阳能灶干燥器表面温度为85~110℃。
采用自然资源太阳能作为初级除水能量来源,能有效降低除水过程中的能源消耗。
本发明的有益效果在于:
利用聚丙烯酰胺的吸水性和工业碳酸氢钠盐类的强脱水性相结合的方式,能快速完成污泥的初次脱水,且处理能耗低,不会产生二次污染,在焙烧过程中,聚丙烯酰胺和工业碳酸氢钠受热逐步分解,产生的气体作为污泥的造孔剂,改善干污泥的孔隙率和保温性能同时,有效解决聚丙烯酰胺后处理问题;木质素磺酸钠减水剂因其优异的减水性能和调节粘度性能能改善污泥脱水后粘度和流平性,利于污泥的聚丙烯酰胺和碳酸氢钠均匀分散,改善产品的孔隙率和保温性能;失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油可协助改善污泥脱水效率;木质纤维素和三聚磷酸钠具有较好的吸水性能,从污泥中吸收水分,改善污泥的出水性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式进行描述,以便更好的理解本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下例实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照本领域常规条件或按照制造厂商建议的条件;所使用的原料、试剂等,如无特殊说明,均为可从常规市场等商业途径得到的原料和试剂。本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
各实施例和对比例中的污泥为河道污泥,含水量为53.6%。
各实施例和对比例中的聚丙烯酰胺来源于病死畜禽无害化处理废水絮凝沉淀物。
实施例1
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、32.6份聚丙烯酰胺、0.9份木质素磺酸钠减水剂、10.7份木质纤维素、33份工业碳酸氢钠、8.3份三聚磷酸钠、0.7份失水山梨醇单硬脂酸酯、2.6份失水山梨醇单油酸酯和0.6份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为300r/min,搅拌温度30℃条件下混合搅拌25min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧20min,200℃焙烧20min,300℃焙烧20min,400℃焙烧20min,500℃焙烧1h,600℃焙烧1.5h,1000℃焙烧2h。
实施例2
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、23份聚丙烯酰胺、0.3份木质素磺酸钠减水剂、5份木质纤维素、21份工业碳酸氢钠、6份三聚磷酸钠、0.2份失水山梨醇单硬脂酸酯、0.1份失水山梨醇单油酸酯和0.1份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为230r/min,搅拌温度25℃条件下混合搅拌50min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧15min,200℃焙烧15min,300℃焙烧15min,400℃焙烧15min,500℃焙烧0.5h,600℃焙烧0.5h,900℃焙烧3h。
实施例3
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、41份聚丙烯酰胺、4份木质素磺酸钠减水剂、17份木质纤维素、45份工业碳酸氢钠、15份三聚磷酸钠、3份失水山梨醇单硬脂酸酯、9份失水山梨醇单油酸酯和2份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为400r/min,搅拌温度40℃条件下混合搅拌15min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧40min,200℃焙烧40min,300℃焙烧40min,400℃焙烧40min,500℃焙烧2h,600℃焙烧3h,1200℃焙烧0.5h。
实施例4
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、25.6份聚丙烯酰胺、0.8份木质素磺酸钠减水剂、7.6份木质纤维素、23.8份工业碳酸氢钠、7.5份三聚磷酸钠、0.6份失水山梨醇单硬脂酸酯、0.6份失水山梨醇单油酸酯和0.5份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为270r/min,搅拌温度28℃条件下混合搅拌19min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧18min,200℃焙烧18min,300℃焙烧18min,400℃焙烧18min,500℃焙烧0.7h,600℃焙烧0.7h,950℃焙烧2.5h。
实施例5
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、28.6份聚丙烯酰胺、1.3份木质素磺酸钠减水剂、8.8份木质纤维素、29份工业碳酸氢钠、9.7份三聚磷酸钠、1.1份失水山梨醇单硬脂酸酯、0.8份失水山梨醇单油酸酯和0.6份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为270r/min,搅拌温度28℃条件下混合搅拌23min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧19min,200℃焙烧19min,300℃焙烧19min,400℃焙烧19min,500℃焙烧1.1h,600℃焙烧1.1h,990℃焙烧2h。
实施例6
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、32份聚丙烯酰胺、24份木质素磺酸钠减水剂、12份木质纤维素、35份工业碳酸氢钠、12份三聚磷酸钠、1.5份失水山梨醇单硬脂酸酯、3份失水山梨醇单油酸酯和1份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为320r/min,搅拌温度36℃条件下混合搅拌36min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧32min,200℃焙烧26min,300℃焙烧26min,400℃焙烧26min,500℃焙烧1.5h,600℃焙烧1.5h,1000℃焙烧2h。
实施例7
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、40份聚丙烯酰胺、3.2份木质素磺酸钠减水剂、15.3份木质纤维素、43.5份工业碳酸氢钠、13.7份三聚磷酸钠、2.6份失水山梨醇单硬脂酸酯、7.5份失水山梨醇单油酸酯和1.6份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为380r/min,搅拌温度37℃条件下混合搅拌46min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧36min,200℃焙烧36min,300℃焙烧36min,400℃焙烧36min,500℃焙烧1.8h,600℃焙烧1.8h,1150℃焙烧2.6h。
实施例8
一种污泥资源化再利用处理工艺,其处理工艺包括以下步骤:
(1)湿泥预处理:
称取98份污泥、36.2份聚丙烯酰胺、3.1份木质素磺酸钠减水剂、13.4份木质纤维素、41.3份工业碳酸氢钠、13.3份三聚磷酸钠、2.2份失水山梨醇单硬脂酸酯、6.5份失水山梨醇单油酸酯和1.4份羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为360r/min,搅拌温度32℃条件下混合搅拌39min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧31min,200℃焙烧31min,300℃焙烧31min,400℃焙烧31min,500℃焙烧1.4h,600℃焙烧1.4h,1100℃焙烧1.6h。
对照例1
本对照例中,不添加聚丙烯酰胺,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对照例2
本对照例中,不添加工业碳酸氢钠,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对照例3
本对照例中,不添加木质素磺酸钠减水剂,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对照例4
本对照例中,不添加木质纤维素和三聚磷酸钠,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对照例5
本对照例中,不添加失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对比例6
本对照例中,产品热处理不采用梯度升温模式,经150℃焙烧15min后,直接经1000℃焙烧2h,其它组分与处理工艺与实施例1相同。
对实施例1~8和对照例1~6制得的污泥资源化再利用处理工艺的产品进行表征,污泥原料含水率为53.6%,污泥含水率和导热系数分别按照CJ/T 221和GB/T32064进行测试,测试结果见下表1和表2。
表1实施例1~8制得的污泥资源化再利用处理工艺产品性能参数
表2实施例1和对照例1~6制得的污泥资源化再利用处理工艺产品性能参数
由上表1和表2可知,本发明各实施例制备得到的污泥资源化再利用处理工艺的初级处理后污泥含水率和产品保温性能较优,这表明以本发明提供的原料制备得到的污泥资源化再利用处理工艺具有较好的初级处理后污泥含水率和产品保温性能;相比之下,各对照例的原料制备得到的污泥资源化再利用处理工艺的初级处理后污泥含水率和产品保温性能较差。另外,本发明各实施例制备得到的污泥资源化再利用处理工艺具有较好的初级处理后污泥含水率和产品保温性能。
以上所述是该发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离该发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种污泥资源化再利用处理工艺,其特征在于,包括湿泥预处理和湿泥成型,其中:
(1)湿泥预处理:
将质量份数比为98:23~41:0.3~4:5~17:21~45:6~15:0.2~3:0.1~9:0.1~2的污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油加入到搅拌器中,搅拌速度为230~400r/min,搅拌温度25~40℃条件下混合搅拌15~50min,产物经静置分离、下层沉淀物经过滤、喷雾、干燥,得到初级处理后污泥;
(2)湿泥成型:
由步骤(1)中排出的物料经挤出成型,于100℃定型15min,将定型后产品转移至焚烧炉中,于150℃焙烧15~40min,200℃焙烧15~40min,300℃焙烧15~40min,400℃焙烧15~40min,500℃焙烧0.5~2h,600℃焙烧0.5~3h,900~1200℃焙烧0.5~3h。
2.根据权利要求1所述污泥资源化再利用处理工艺,其特征在于,所述的污泥、聚丙烯酰胺、木质素磺酸钠减水剂、木质纤维素、工业碳酸氢钠、三聚磷酸钠、失水山梨醇单硬脂酸酯、失水山梨醇单油酸酯和羟基硅油的质量份数比为98:32.6:0.9:10.7:33:8.3:0.7:2.6:0.6。
3.根据权利要求1所述污泥资源化再利用处理工艺,其特征在于,所述的污泥为河道污泥,含水率为50%~70%。
4.根据权利要求1所述污泥资源化再利用处理工艺,其特征在于,所述的聚丙烯酰胺来源于病死畜禽无害化处理废水絮凝沉淀物。
5.根据权利要求1所述污泥资源化再利用处理工艺,其特征在于,所述的步骤(1)中干燥采用太阳能灶干燥器,太阳能灶干燥器表面温度为85~110℃。
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